[实用新型]水风光和生物质多能集成互补发电系统装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及分布式电源中的一种可再生能源集成互补发电系统装置，尤其是涉及一种应用于分布式电源的水、风、光和生物质及其他可再生能源(如地热能、海洋能)组成的多能集成互补发电系统装置。 

背景技术

水能、风能、太阳能光伏和生物质能，它们都是应用日益广泛的可再生能源。我国新能源，特别是可再生能源，始终贯彻的发展思路是“坚持两条腿走路，既要大规模集中利用，也要重视分散利用，因地制宜，多途径地发展新能源”。 

我国大型水电、风电和太阳能发电近年发展迅速，均已跃居世界前列。但是，现今它们也共同面临环境保护、技术瓶颈、并网困难、运行稳定和产能过剩等诸多问题。 

与此同时，小水电、小风电、小光伏、生物质能、地热发电(俗称“五小”可再生能源)等，由于容量小、季节性强、随机性强、稳定可靠性差、并网难、调峰难等先天不足，更主要的还是各自分散，孤立发电，形不成网络系统，因而尽管我国广大农村、山区、海岛需求迫切，小型可再生能源长期以来却仍然处于“替代能源”的边缘位置，得不到规模发展。 

当前，我国政府高度重视，国情世情以及新能源技术都朝着有利于小型可再生能源的方向发展。比如，日本近日地震海啸引起的核电站泄漏事故，警示世人发展核电要谨慎，从反面突出了“五小”的优点和珍贵；现代电力电子和变频技术发展，为可再生能源转化和组合提供了极大启示和方便。特别是技术成熟，利用潜力极大的风电装置，国内外已出现低风速风力发电机组，如专利87206813记载了年均风速为1.5～2.5m/s可工作的风电装置；专利89218747记载了一级风速微风可启动的风电装置，而公开号为1673525的专利更公开了在0.8m/s低风速下即能启动的磁悬浮风电装置。国外S1NFON1A技术公司已研制出垂直轴型风力发电机，无论哪个方向，只要风速达1m/s即可迅速旋转工作(见《农村电工》2011.11)。 

以上这些，都为发展分布式电源和微型电网，尤其为孕育和产生小型可再生能源组合集成互补发电创造了极为有利的条件。 

发明内容

为克服上述小水电、小风电、小光伏、生物质能和地热能“五小”可再生能源分散和孤立发电产生的容量小、季节性强、随机性强、稳定性差、并网难和调峰难等先天性不足和充分利用水电站开关设备、线路网络现有条件，本实用新型提出一种多类型可再生能源组合集成互补发电系统装置，即水风光和生物质多能集成互补发电系统装置，其特征是以水能为主体，充分利用水电站特有的山谷风，形成水能风能互补发电，就地利用太阳能光伏、生物质能及其他所有能相对集中的可再生能源(如地热能、海洋能)，将它们聚集在水电站或其周围，以水电站低压交流母线W1为并网接入点，组成以水电为中心、水风互补为基础的水风光和生物质等多能集成互补发电系统，构建既可并网供电，又可自成系统、独立运行的分布式电源(对照图1和图2)。 

本发明提出的依据是，水电站除了与水能不可分离的依赖关系外，还有一个与风能紧密联系，又往往为人们所忽视的现象，那就是水电站上的“山谷风”。众所周知，风能产生与地理环境有着密切的关系，其中山谷风在我国建于山区河谷上的水电站上极具普遍性。由于昼夜温差，白天太阳热能使山坡温度高于山谷上方相同高度的空气温度，其热空气上升，形成低压，山谷冷空气随之上升，形成从山谷吹向山坡的“谷风”；夜间，山坡降温速度比山谷相同高度的空气快，气体密度增加，形成高压，迫使空气沿山坡向下移动，形成从山坡吹向谷地的“山风”，山谷风的形成如图2所示。 

山谷风由于是构建水电站特定地理位置形成的地形风，风况稳定且具规律性，风向昼夜确定不变，风力大小均匀变化不大(一般为1～3级，风速范围1.5～5m/s)，故能较好地被利用于风力发电。因而凡有水力发电之处，一般均可施行水风互补发电，并以此为基础，因地因时制宜，充分结合当地具备的可再生 能源潜在优势和季节特点，可分别实施或水风光型的水电、风电、太阳能光伏发电集成互补，或水风生型的水电、风电和生物质能发电集成互补，或水风光生型的水电、风电、太阳能光伏发电和生物质能发电的集成互补，或水风光生地(热)型的水电、风电、太阳能光伏发电、生物质能发电和地热能(或海洋能)发电集成互补的多种系统装置。